JDK7
发布,1.7u4中,开始启用新的垃圾回收器G1
(但是不是默认)。JDK9
,G1
成为默认GC
,代替CMS
。(一般公司使用jdk8
的时候,会通过参数,指定GC
为G1
)JDK11
,带来了革命性ZGC
,性能比较强。虚拟机,就是虚拟的计算机,可以执行一系列虚拟计算机指令,大体上可以分为系统虚拟机和程序虚拟机。它们运行时,都会受到虚拟机提供的资源的限制。
Visual Box
,VMware
。Java
虚拟机。Java
虚拟机是一台执行字节码的虚拟机计算机,但是字节码不一定是由Java
语言编译而成。但是只要使用这一套虚拟机规则的语言,就可以享受到跨平台,垃圾收集以及可靠的即时编译器。JVM
和硬件之间没有直接的交互。
下面是ava平台文档中Java概念图的描述,可以看出javac
命令在JDK
中,也就是将.java
文件编译成为.class
文件,这个就是前端编译器,将源文件编译成为字节码。这个编译器不在JRE
中,也说明了JRE
不包括编译环境。
JRE和JDK都包括了JVM虚拟机。JRE是运行时环境,而JDK包含了开发环境。
JDK7 中java家族的结构组成
JDK7 中java家族的结构组成
上面的图主要包括三部分:类加载器,运行时数据区,执行引擎。
类加载器,主要是将Class文件(已经经过前端编译器编译后的字节码文件),加载到运行时数据区,生成Class对象,这个过程会设计加载,链接,初始化等过程。
运行时区域主要分为:
Program Count Register
,线程私有,没有垃圾回收VM Stack
,线程私有,没有垃圾回收Native Method Stack
,线程私有,没有垃圾回收Method Area
,以HotSpot
为例,JDK1.8
后元空间取代方法区,有垃圾回收。Heap
,垃圾回收最重要的地方。执行引擎主要包括解释器和即时编译器(热点代码提前编译好,这是后端编译器),垃圾回收器。字节码文件不能直接被机器识别,所以需要执行引擎来做转换。
Java代码变成字节码文件的过程中,其实包含了词法分析,语法分析,语法树,语义分析等一系列操作。
在执行引擎中,有JIT编译器,也就是第二次编译的过程会发生在这里,会将热点代码编译成为机器指令,是按照方法的维度,缓存起来(放在方法区),也称之为CodeCache
。
Java编译器主要是基于栈的指令集架构,个人觉得主要原因是可移植性决定的,JVM需要跨平台。指令集架构主要有两种:
主要特点:
说明:什么叫零地址指令,一地址指令,二地址指令?
零地址指令只有操作码,没有操作数。这种指令有两种情况:一是无需操作数,另一种是操作数为默认的(隐含的),默认为操作数在寄存器中,指令可直接访问寄存器。
栈数据结构,一般只有入栈和出栈,所以操作的地方只有栈顶元素,所以位置是确定的,不需要地址。
例子
执行2+3的操作,如果是基于栈的计算流程:
iconst_2 // 常量2入栈
istore_1
iconst_3 // 常量3入栈
istore_2
iload_1
iload_2
iadd // 常量2,3出栈,执行相加
istore_0 // 结果5入栈
基于寄存器的计算流程:
mov eax,2 //将eax寄存器的值设置为2
add eax,3 // 将eax寄存器的值加3
从上面的例子可以看出来,基于栈的寄存器的指令更小,但是基于寄存器的指令更少。
我们可以通过一个简单程序看一下:
public class StackStructTest {
public static void main(String[] args) {
int i = 2 + 3;
}
}
编译后,切换到class
目录下,使用命令反编译:
java -v StackStructTest.class
看到字节码的模块,可以看到前面有iconst_5
,其实5
就是2+3
的结果,也就是编译期间就会直接把2+3
变成5
,不会在运行的时候才去计算,这个是因为2
和3
都是常量。
这个现象称之为编译期的常量折叠。
但是如果我们把代码成下面这种情况呢?
int i = 2;
int j = 3;
int k = i + j;
反编译出来的指令:
const
意思是constant
(常量),store
是storeage
寄存器。
stack=2, locals=4, args_size=1
0: iconst_2 // 2是个常量
1: istore_1 // 2加载到1号操作数栈
2: iconst_3 // 3是一个产量
3: istore_2 // 3加载到2号操作数栈
4: iload_1 // 将1号操作数栈取出,加载进来
5: iload_2 // 将2号操作数栈取出,加载进来
6: iadd // 两者相加
7: istore_3 // 结果存储到索引为3号操作数栈中
8: return
也就是栈架构的JVM
,需要 8 条指令才能完成上面的变量相加计算。
栈架构总结
由于跨平台特性,Java指令基于栈来设计,因为不同的CPU架构不同,优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现。缺点是性能下降,实现同样功能需要更多指令。
【作者简介】:
秦怀,公众号【秦怀杂货店】作者,技术之路不在一时,山高水长,纵使缓慢,驰而不息。个人写作方向:Java源码解析,JDBC,Mybatis,Spring,redis,分布式,剑指Offer,LeetCode等,认真写好每一篇文章,不喜欢标题党,不喜欢花里胡哨,大多写系列文章,不能保证我写的都完全正确,但是我保证所写的均经过实践或者查找资料。遗漏或者错误之处,还望指正。
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